Calor Específico - Ejercicios Resueltos

Uno de los temas más destacados e importantes en calorimetría es el tema de Calor Específico, pero antes de hablar sobre el calor específico necesitamos conocer sobre el Calor Sensible y el Calor Latente, finalmente después de comprender estos términos, podremos resolver ejercicios o problemas de este tema, y adicionalmente resolveremos más ejercicios propuestos.

Contenidos
  1. 🔥 ¿Qué es el calor sensible y el calor latente?
  2. 🤔 ¿Qué es el Calor Específico?
    1. Caso 1: 
    2. Caso 2: 
    3. Caso 3: 
  3. 📈 Tabla de Calores Específicos
  4. 🔹 Fórmula del Calor Específico
  5. 🔸 Ejercicios Resueltos de Calor Específico
  6. 📃 Ejercicios Para Practicar de Calor Específico

🔥 ¿Qué es el calor sensible y el calor latente?

Cuando un cuerpo recibe o cede cierta cantidad de energía térmica, podemos observar, como consecuencia, una variación de su temperatura o un cambio en su estado físico.

La variación de temperatura corresponde a una variación en el estado de agitación de las partículas del cuerpo. En este caso, la energía térmica transferida se denomina calor sensible. El cambio de estado físico corresponde a un cambio en el estado de agregación de las partículas del cuerpo, haciendo que un sólido, por ejemplo, se transforme en líquido. La energía térmica responsable de los cambios de estado se denomina calor latente.

Calor y Temperatura

También es muy importante que quede bien claro la diferencia entre calor y temperatura. Calor es la denominación que damos a la energía térmica cuando, ella se encuentra transitando entre dos lugares de diferentes temperaturas. La temperatura es el estado termodinámico de un cuerpo que asociamos al nivel medio de agitación de sus partículas.

Calor latente y Calor Específico

Si vemos la imagen, nos daremos cuenta de lo siguiente. La energía térmica suministrada por la llama de la estufa se utilizó inicialmente para calentar la tetera y el agua. Cuando ocurre la ebullición, observamos vapor de agua saliendo por el pico de la caldera. Este vapor es parte del agua que pasó al estado gaseoso.

🤔 ¿Qué es el Calor Específico?

Para entender al Calor Específico, es importante analizar muchos casos y situaciones. Para ello lo analizaremos poco a poco.

El efecto más claro para entender este fenómeno es el siguiente, ocurre cuando la variación de temperatura de un objeto se le suministra o retira energía térmica, o sea, cuando lo calentamos o lo enfriamos. Si colocamos una olla con agua en una estufa encendida, su temperatura aumenta. Si la colocamos dentro de un refrigerador o nevera, su temperatura disminuye. ¿Pero de qué dependen estas variaciones de temperatura? Es de eso que trataremos en este artículo.

Imagine las siguientes situaciones:

Caso 1: 

Tenemos dos ollas, una de hierro y otra de vidrio, conteniendo la misma cantidad de agua, se apoyan en dos quemadores de estufa diferentes. ¿Usted cree que habrá diferencia de temperaturas después de un mismo intervalo de tiempo?

calor específico caso 1

Caso 2: 

Dos ollas idénticas, que contengan la misma cantidad de agua, se colocan al mismo tiempo en quemadores de estufas distintas, una con la llama  "baja" y la otra con la llama "alta". Usted cree que ¿habrá diferencia en el tiempo para hervir el agua?

calor específico

Caso 3: 

Nuevamente, tenemos dos ollas y ambas son idénticas, una conteniendo 1 litro de agua y la otra 1/2 litro, se colocan en quemadores de estufas distintas. ¿Crees que una de ellas se hervirá primero que la otra?

Calor Específico estufa

Las comparaciones de los casos anteriores muestran que la elevación de temperatura de un cuerpo depende del material del que está hecho (Caso 1), también depende de la cantidad de calor suministrada (Caso 2) y de la cantidad de materia del cuerpo (Caso 3). Lo mismo ocurriría en caso del enfriamiento.

La característica que depende del material o de la sustancia que se hace el objeto se denomina calor específico.

En cuanto al calor específico, nos da a entender cuando un material es más difícil tanto de calentar o enfriar, o sea, menor es su variación de temperatura cuando recibe o pierde una misma cantidad de calor o energía térmica. Podemos pensar en el calor específico como una medida de "resistencia" de una sustancia a cambiar de temperatura cuando cambio el calor.

En la primera situación, la olla de hierro alcanza una temperatura más elevada que la de vidrio porque el hierro tiene menor calor específico que el vidrio.

Se define calor específico (ce) como la cantidad de calor que necesita un gramo de una sustancia para elevar su temperatura a un grado centígrado. La unidad de medida del calor específico más comúnmente utilizada es cal / g ° C.

📈 Tabla de Calores Específicos

De esta tabla, es posible concluir que la variación de temperatura de un cuerpo, al intercambiar cierta cantidad de energía térmica, depende del material de que está constituido dicho cuerpo (calor específico) y de su masa.

Tabla de Calores Específicos

Podemos observar que el agua posee mayor calor específico, por lo que es más difícil de calentar.

🔹 Fórmula del Calor Específico

Matemáticamente expresamos al calor específico de la siguiente forma:

Fórmula de calor específico

Dónde:

ΔQ = Incremento de Calor (se mide en calorías)

ΔT = Incremento de Temperatura (se mide en °C)

m = Masa (se mide en gramos)

En algunas ocasiones podemos encontrarnos la fórmula de la Capacidad Calorífica que es de donde proviene la fórmula del calor específico.

Fórmula de capacidad calorífica

Dónde:

C = Capacidad calorífica (cal/°C)

ΔQ = Incremento de Calor (se mide en calorías)

ΔT = Incremento de Temperatura (se mide en °C)

🔸 Ejercicios Resueltos de Calor Específico

Para entender mucho mejor el tema de Calor Específico, veamos la solución de los siguientes problemas.

 Problema 1.- 600 gramos de hierro se encuentran a una temperatura de 19°C. ¿Cuál será su temperatura final si se le suministran 1300 calorías?

Solución:

El ejercicio es muy fácil de resolver, pues se cuenta con 600 gramos de hierro que inicialmente posee una temperatura de 19°C, y que se le suministra una cantidad de 1300 calorías, finalmente nos pide calcular la temperatura final, pero no olvidemos que se trata del calor específico del hierro. Así que retomando los datos tenemos.

Datos:

\displaystyle C{{e}_{Fe}}=0.113\frac{cal}{g{}^\circ C}

\displaystyle m=600g

\displaystyle {{T}_{0}}=19{}^\circ C

\displaystyle \Delta Q=1300cal

a) Obtener la temperatura final

Tenemos la fórmula del calor específico:

\displaystyle {{C}_{e}}=\frac{\Delta Q}{m\Delta T}

Despejando a la temperatura:

\displaystyle \Delta T=\frac{\Delta Q}{m{{C}_{e}}}

La variación de temperatura la podemos escribir de la siguiente manera:

\displaystyle {{T}_{f}}-{{T}_{0}}=\frac{\Delta Q}{m{{C}_{e}}}

Despejando a la temperatura final "Tf"

\displaystyle {{T}_{f}}=\frac{\Delta Q}{m{{C}_{e}}}+{{T}_{0}}

Ahora si podemos sustituir nuestros datos en la fórmula, de la siguiente forma:

\displaystyle {{T}_{f}}=\frac{\Delta Q}{m{{C}_{e}}}+{{T}_{0}}=\frac{1300cal}{\left( 600g \right)\left( 0.113\frac{cal}{g{}^\circ C} \right)}+19{}^\circ C

Realizando la multiplicación del denominador, obtenemos.

\displaystyle {{T}_{f}}=\frac{1300cal}{67.8\frac{cal}{{}^\circ C}}+{{19}^{{}^\circ }}C

Dividiendo:

\displaystyle {{T}_{f}}=19.17{}^\circ C+{{19}^{{}^\circ }}C

Sumando:

\displaystyle {{T}_{f}}=19.17{}^\circ C+{{19}^{{}^\circ }}C=38.17{}^\circ C

Por lo que el resultado de la temperatura final es de 38.17°C

 Problema 2.- ¿Qué cantidad de calor se debe aplicar a una barra de plata de 24 kg para que eleve su temperatura de 31°C a 95°C?

Solución:

A diferencia del primer problema, vemos que en este problema nos piden encontrar la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 24 kg de plata de 31°C hasta 110°C, pero también debemos de tener en cuenta que se trata de una barra de plata. No olvide convertir la masa en gramos.

Datos:

\displaystyle m=24kg\left( \frac{1000g}{1kg} \right)=24000g

\displaystyle {{T}_{0}}=31{}^\circ C

\displaystyle {{T}_{f}}=110{}^\circ C

\displaystyle C{{e}_{Ag}}=0.056\frac{cal}{g{}^\circ C}

a) Obteniendo la cantidad de calor para la barra de Plata

De la fórmula de calor específico tenemos:

\displaystyle {{C}_{e}}=\frac{\Delta Q}{m\Delta T}

Como el problema nos pide encontrar la cantidad de calor, la vamos a despejar.

\displaystyle \Delta Q=m{{C}_{e}}\Delta T

A la temperatura también la podemos escribir de esta forma:

\displaystyle \Delta Q=m{{C}_{e}}\left( {{T}_{f}}-{{T}_{0}} \right)

Ahora si podemos sustituir nuestros datos en la fórmula:

\displaystyle \Delta Q=\left( 24000g \right)\left( 0.056\frac{cal}{{{g}^{{}^\circ }}C} \right)\left( {{110}^{{}^\circ }}C-{{31}^{{}^\circ }}C \right)

Realizando la resta de temperaturas:

\displaystyle \Delta Q=\left( 24000g \right)\left( 0.056\frac{cal}{{{g}^{{}^\circ }}C} \right)\left( {{79}^{{}^\circ }}C \right)

Multiplicando las unidades, obtenemos:

\displaystyle \Delta Q=\left( 24000g \right)\left( 0.056\frac{cal}{{{g}^{{}^\circ }}C} \right)\left( {{79}^{{}^\circ }}C \right)=106176cal

Esto nos da un total de 106176 calorías para que ocurra todo el proceso que nos pide el problema.

 Problema 3.- Determinar la cantidad de calor que cede al ambiente una barra de plata de 5200 gramos al enfriarse de 130°C a 10°C?

Solución:

Al igual que el problema anterior, en este problema nos pide calcular la cantidad de calor, solo que este calor no se suministra sino que es un calor que se cede al ambiente porque la temperatura desciende de 130°C hasta los 10°C. El material que es sometido se trata de la plata, por lo tanto hay que tener en cuenta su calor específico.

Datos:

\displaystyle m=5200g

\displaystyle {{T}_{0}}=130{}^\circ C

\displaystyle {{T}_{f}}=10{}^\circ C

\displaystyle C{{e}_{Ag}}=0.056\frac{cal}{g{}^\circ C}

a) Obtener la cantidad de calor cedido

Aplicamos la fórmula del calor específico, pero recordemos que en el problema anterior ya hemos despejado a la variable ΔQ, esto es:

\displaystyle \Delta Q=m{{C}_{e}}\Delta T

Qué también la podemos escribir de la siguiente manera:

\displaystyle \Delta Q=m{{C}_{e}}\left( {{T}_{f}}-{{T}_{0}} \right)

Sustituyendo los datos en la fórmula:

\displaystyle \Delta Q=m{{C}_{e}}\left( {{T}_{f}}-{{T}_{0}} \right)=\left( 5200g \right)\left( 0.056\frac{cal}{{{g}^{{}^\circ }}C} \right)\left( 10{}^\circ C-130{}^\circ C \right)

Resolviendo la diferencia de temperaturas:

\displaystyle \Delta Q=\left( 5200g \right)\left( 0.056\frac{cal}{{{g}^{{}^\circ }}C} \right)\left( -120{}^\circ C \right)

Multiplicando, finalmente obtenemos:

\displaystyle \Delta Q=-34944cal

Lo que es un valor de -34,944 calorías

Nota: El signo negativo (-) que hemos obtenido en el resultado, nos indica la disminución de la temperatura puesto que el cuerpo empezó a ceder calor al ambiente.

📃 Ejercicios Para Practicar de Calor Específico

Ahora es momento de practicar con algunos ejemplos y problemas propuestos. Cada uno tiene su propia solución para verificar si ha llegado al resultado correcto. 😊👇

 Problema 4.- ¿Qué cantidad de calor se necesita suministrar a 600 gramos de agua para que eleve su temperatura de 25°C a 100°C?

Capacidad Calorífica

👉 Ver Solución

Problema 5.- ¿Cuántas calorías se deben suministrar para que un pedazo de metal de hierro de 3.5kg eleve su temperatura de 26°C a 140°C?  

Calor Específico problema 2

👉 Ver Solución

Problema 6.- Determine el calor específico de una pieza de 720.325 gramos que requiere 2300 calorias para elevar su temperatura de 37°C a 140°C. Consulte el cuadro de calores específicos para identificar que tipo de sustancia se trata.  

Calor Específico problema 3

👉 Ver Solución

Carlos julián

Carlos Julián es ingeniero mecatrónico, profesor de física y matemáticas y dedicado a la programación web. Creador de contenido educativo y maestro en ciencias de la educación.

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    34 Comentarios Publicados

  1. José dice:

    Una cuestión del problema N°2 la temperatura final en el escrito Dice 95°C y en el resolucionario se muestra con 110°C es un error o me podrían explicar el motivo por el cual cambió?

    1. Hola José, fue un error de edición, ya se corrigió.

    2. Maryi Portilla dice:

      He muy bueno lo de usted pero por favor me podría ayudar con unos ejercicios donde explique la ecuación de calor y temperatura de los cuerpos

  2. francisco dice:

    en problema dos la temperatura final dice que es 110 grados pero en el problema dice que es 90??

    1. Martina dice:

      de hecho la temperaturas que salen son 31 y 95, y en ninguna parte dice 110 no entiendo como sacarlo 🙁

      1. Error de edición Martina, ya se corrigió, es 110°

    2. Shacel López dice:

      El problema 2 está mal en los datos, la temperatura final es de 95, no de 110.
      Aguas con sus respuestas

    3. Emilio Molina dice:

      si el ejercicio esta mal la cantidad de calor necesaria es de 86,016 cal

    4. María Salomé dice:

      Sii está mal, a mí me dió 86,016cal

  3. Chery Nissie dice:

    Como que en la problema 2 la temperatura final es 95 y Los datos y la solucion se utilize 110?

      1. Sandy dice:

        Hola , me
        Puede ayudar hacer unos ejercicios de física porfi , es que no les entiendo.☹️

      2. Cesar dice:

        Hola tengo un problema que no puedo resolver
        Un fraento de oro de. 6 kg tuvo un calentamiento bajo una temperatura de 97 grados centigrados. Requiere de un suministro de calor de 9750.6 cal. ¿A que temperatura se encontraba el fragmento de oro?

  4. Gloria Gasive Fonseca Méndez dice:

    Gracias por despejar mis dudas bendiciones

  5. JUAN PACHECO RAMIREZ dice:

    los felicito, es una muy buena página con una presentación muy atractiva y sobre todo información clara y concisa.

    1. Luisannys dice:

      Bueno me sirvió para mucho muchas gracias

  6. luis casanova dice:

    Qué buena es esta página con ejercicios que los estudiantes podemos comprender. Muchas gracias!!!!

      1. Aleida castaño villamil dice:

        Buenas noches me puedes ayudar con unas
        el sistema de enfriamento del motor de un auto contiene 200kg de agua tiene un comportamiento inusual dependiendo del clima en que se encuentra

  7. GENESIS dice:

    Es un error de la edicion

  8. felipe de jesus correa dice:

    8 Litros de un líquido de densidad 0.86 gr/cm3 y calor específico 2.6 cal/g x °C están a la temperatura de 23 °C. Calcula el calor necesario para triplicar su temperatura.

  9. Karolin dice:

    Quien me puede ayudar con esta??? Por favor
    una sustancia de masa de 87,4g y un calor especifico de 0,077 cal/gc esta a la temperatura de 15,2 c calcula el calor necesario para que su temperatura alcance los 64,9

    1. Brittt dice:

      Si no me equivoco es igual al problema 2, entonces sale 334,5 calorías (redondeado)

  10. Yerlyn dice:

    Por favor me ayudan..

    1. ¿Cuál es el calor necesario para aumentar la temperatura de 25 gramos de vidrio desde 12°C hasta
    23°C?

    2. ¿Cuál es la masa de un alambre de cobre que absorbe 234 calorías para aumentar su temperatura de
    4°C hasta 18°C?

    3. ¿En cuánto varía la temperatura de 5 gramos de aire si al calentarse absorbe 155 calorías?

    4. ¿Cuál es el calor específico de una sustancia desconocida, si 30 gramos de ella, absorben 115 calorías
    cuando su temperatura aumenta de 20°C a 25°C?

    5. ¿Qué cantidad de calor absorbe una masa de 50 g de acero que pasa de 50 °C hasta 140 °C?

  11. Mauricio dice:

    Una consulta y que pasa cuando se tiene 2 sustancias en calentamiento ? Un sólido y un líquido ? Se suman los calores específicos ?

    1. Manuel Antonio Rodríguez González dice:

      Resolver este problema

  12. leonardo dice:

    cuanto calor hay que suministrarle a 85g de un aceite ligero para que su temperatura aumente desde 25°c hasta 60°c . Ce (aceite)= 1800joule/g°c

  13. xavier tomlinson dice:

    ¿Cuál es el calor específico de calcio si se necesitan 47.0 J para elevar la temperatura de 45.6 g de Ca a 14.6 °C? Exprese su respuesta en notación científica con tres cifras significativas, redondee si es necesario.

    ayudenme

    1. Manuel Antonio Rodríguez González dice:

      Resolver este problema

  14. sebastian dice:

    una pregunta
    en el problema 6 porque o de donde salen los 720.225 gramos?

  15. Gaby dice:

    Cual es el calor especifico del mercurio, si para elevar temperatura de 200 grados de eses material de 10 C a 30 C. Se necesitan entregar por calor 66 cal. de energía??

  16. HEDDIE dice:

    1.- Se calienta una pieza de cobre de 120 gramos a 200 ºC. Luego se sumerge en un recipiente que contiene 150 gramos agua a 20 ºC. ¿Cuál será la temperatura final del sistema después de establecerse el equilibrio?
    Explique detalladamente el procedimiento realizado
    2.- Un dispositivo de cilindro-embolo contiene inicialmente un gas a 200 kPa y 30 ºC. En este estado, el embolo que tiene un diámetro de 5 cm, descansa sobre un par de topes, como se ilustra en la figura Nº 1, y el volumen encerrado es de 500 L. La masa del embolo es de 500 Kg. Si se calienta el gas hasta duplicar su volumen, determine
    a) La temperatura final
    b) El trabajo que realiza el gas
    c) El calor total transferido al aire
    Explique detalladamente el procedimiento realizado.

  17. ends dice:

    se desea fundir 30 gramos de plomo y tiene un calor especfico de 0.031 calorias sobre grados celsius. ¿cual es su temperatura que se debe suministrar si de calor tiene 375.8calorias?

    me ayudan a resolverlo.

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